年纪大了记忆力下降？短暂电刺激或能增强认知功能

当记忆逐渐模糊、消退，一个人的生活也缓慢地失去色彩。衰老过程中伴随的记忆能力下降，不仅影响着一个人的日常生活质量——遗失物品、遗漏事务等等层出不穷的小岔子——也同样对社会的运作和发展带来挑战。全球日益凸显的老龄化问题，让“如何好好老去”成为我们必须面对的课题。

然而，衰老是一个涉及多个器官、组织的复杂过程，隐藏在记忆力减退之后的，是错综复杂的神经机制，这也使得有效干预十分困难。

既往研究显示，神经元的同步电生理节律活动对信息的处理十分重要。用经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation，tACS）调节神经网络的同步性活动，可以迅速改善认知。[1]那么，基于记忆过程中不同脑区的独特节律机制，并施加相应的刺激，或许将是一个拯救记忆力的有效方法。波士顿大学研究员罗伯特·莱因哈特（Robert Reinhart）团队将这一设想应用于改善老年人的短期及长期记忆，并取得了良好成效。[2]

论文题目：

Long-lasting, dissociable improvements in working memory and long-term memory in older adults with repetitive neuromodulation

DOI：

https://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3

01

电刺激大脑可增强老年人的记忆

记忆是多层次的，负责暂存信息的工作记忆与长期储存并维护信息的长时记忆涉及不同机制。本研究采用了自由回忆范式，用首因效应和近因效应*分别来表征长时记忆与工作记忆。神经心理学的研究显示，首因、近因效应有着不同的解剖学基础，其中背外侧前额叶皮层（DLPFC）和首因效应相关，而顶下小叶（IPL）与近因效应关系密切。[3]研究者将这两个部分设定为目标刺激区域。

* 首因效应：对序列中最开始的元素记得更清楚；近因效应：对序列中最后几个元素记得更清楚。

研究团队招募了150名65-88岁的健康老年人参与试验，进行每日20分钟、持续4日的高清经颅交流电刺激（HD-tACS）治疗。在接受电刺激的同时，受试者会听到5个单词列表，每组20个单词，并对它们进行回忆。当研究人员用γ波（60Hz）刺激受试者背外侧前额叶皮层（DLPFC）时，受试者回忆列表开头单词的能力增强，代表长时记忆改善；而用θ波（4Hz）刺激受试者顶下小叶 （IPL）时，受试者回忆列表末尾单词的能力增强，显示了工作记忆的改善。总体而言，接受电刺激的受试者比对照组多回忆了四到六个单词，提高了50%到65%。

神经调节模型图

Shrey Grover  et al., Nat Neurosci, 2022

更令人惊喜的是，短短四天的干预带来的效益能维持至少一个月。当受试者一个月后再次接受测试时，与对照组相比，仍能多回忆三到四个单词。瑞士伯尔尼大学脑科学家卡塔琳娜·克林克（Katharina Klink）赞叹称，“这些电流如此微小，当一个月没有对大脑进行任何刺激后，仍能看到对记忆功能的影响，这令人印象深刻。”[4]

进一步比对发现，对记忆力更差的老年人，tACS能带来更大程度且更持久的认知改善。莱因哈特认为这是一个好兆头，暗示这项治疗方法或许能用于改善更严重的认知、记忆障碍，如阿尔茨海默病。

02

tACS的应用前景

这项工作在使用tACS选择性改善记忆力上迈出了积极的一步，仅仅通过调整刺激区域和频率，就能增强不同类型的记忆能力。但这项技术最终能否应用于临床，还需更多的安全性检验，以及对长期效应的考察。同样的，tACS能否用于改善阿尔茨海默病患者的记忆功能，也需进一步的研究验证。

莱因哈特团队计划接下来将tACS应用于精神分裂症、阿尔茨海默病、强迫症患者，寻找适宜的刺激位置及频率，以改善与这些疾病相关的认知缺陷。

freepik

近年来，脑电图和脑磁图正逐步探明神经疾病特征性的脑电变化。基于此，tACS在神经疾病治疗方面也取得了一系列鼓舞人心的成果。譬如，使用4.5Hz电刺激精神分裂病患者背外侧前额叶皮层一个月后，患者症状有所改善；使用10 Hz的tACS，减少了精神分裂症患者的持续性妄想症状。在抑郁症、强迫症、注意缺陷与多动障碍的治疗中，tACS都取得了相对积极的效果。[5]这些在小规模样本上取得的积极效益，显示出tACS在治疗神经系统疾病方面的潜力。只不过要想真正迈向临床，还需更多的数据支撑。

或许随研究的深入和设备的优化，电刺激能变得和咖啡、红牛一样，随处可见。从缓解压力、提高注意力、改善睡眠到各种脑疾病的治疗改善，都是微小的电流可能带来的有益影响。甚至，相比药物，人们可能也更乐于用电刺激来改善自己的情况。

目前已有许多公司开始销售脑电刺激设备，然而，部分面向消费者的可穿戴设备抢跑到了有效的证据检验之前。其中不乏存在一些有问题的设备，让不明真相的消费者付出了代价。[4]

诚然，电刺激的潜能让人惊叹，但无论前景多么有吸引力，都需要可靠的研究带领我们稳步向前。

参考文献

[1]Grover, S., Nguyen, J. A., & Reinhart, R. (2021). Synchronizing Brain Rhythms to Improve Cognition. Annual review of medicine, 72, 29–43. https://doi.org/10.1146/annurev-med-060619-022857

[2]Grover, S., Wen, W., Viswanathan, V., Gill, C. T., & Reinhart, R. (2022). Long-lasting, dissociable improvements in working memory and long-term memory in older adults with repetitive neuromodulation. Nature neuroscience, 10.1038/s41593-022-01132-3. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/s41593-022-01132-3

[3]Innocenti, I., Cappa, S. F., Feurra, M., Giovannelli, F., Santarnecchi, E., Bianco, G., Cincotta, M., & Rossi, S. (2013). TMS interference with primacy and recency mechanisms reveals bimodal episodic encoding in the human brain. Journal of cognitive neuroscience, 25(1), 109–116. https://doi.org/10.1162/jocn_a_00304

[4]https://www.statnews.com/2022/08/22/brain-stimulation-electricity-boosts-short-and-long-term-memory/

[5]Elyamany, O., Leicht, G., Herrmann, C. S., & Mulert, C. (2021). Transcranial alternating current stimulation (tACS): from basic mechanisms towards first applications in psychiatry. European archives of psychiatry and clinical neuroscience, 271(1), 135–156. https://doi.org/10.1007/s00406-020-01209-9

作者：陶火 | 封面：freepik

编辑：光影 | 排版：光影 | 插图：纪善生